Reedrelais mit einer Schaltbandbreite bis 10 GHz

Einführung

Seit vielen Jahren hat sich die Meinung verfestigt, dass zum Schalten von Hochfrequenz und schnellen Digital-Impulsen Halbleiterschalter die einzigste Lösung wären. Besonders zu erwähnen sind hier die Gallium-Arsenid-Mosfet-Bauteile. Heute stehen weitere zuverlässige Halbleitermaterialien mit ähnlichen Eigenschaften, aber günstigeren Preisen zur Verfügung. Ebenso hat das Reedrelais einen wesentlichen höheren Stellenwert zum Schalten von HF als noch vor einigen Jahren.

So wie das Reedrelais grundsätzlich aufgebaut ist liegt es schon sehr nahe an den Abmessungen von Koaxialleitungen. Der Reedschalter ist der zentrale Leiter und bestimmt durch die Geometrie des Glases den Abstand zum Koaxialschirm und demzufolge den Wellenwiderstand (typ. 50 Ohm). In der Vergangenheit wurde im Bereich der Reedrelaisentwicklung nicht wirklich über den Einsatz im Bereich der HF- Technik nachgedacht. Zu lange waren die Reedschalter, und damit gezwungenermaßen auch die Signalpfadlängen. Wie auch immer, in den 90er Jahren wurden die Reedschalter kürzer und mit ihnen die Pfadlänge. Somit sank auch die Kapazität zwischen Signalpfad und Schirm auf unter 1 Pikofarad und verbesserte somit die HF- Eigenschaften.

Werden HF-Schaltungen mit Halbleitern aufgebaut, so sind spezielle Beschaltungen zur Reduzierung oder Eliminierung von Intermodulationsverzerrungen notwendig (gilt auch für das Schalten schneller Impulse). In einem Reedrelais entstehen diese Intermodulationsverzerrungen aufgrund der natürlichen Gegebenheiten gar nicht. Somit entfällt die besondere Beschaltung. Insbesondere ist dies bei Dämpfungsnetzwerken, aufgebaut mit Reedrelais, hilfreich.

Reedrelais, bestückt mit einem Wechsler, benötigen im Ruhezustand keine Energie auf der Spule. Dies ist ein potentieller Vorteil. In vielen Fällen ist der Empfangsbetrieb (RX - mode) mit bis zu 99% der Arbeitszeit die dominierende Variante, nur wenige Prozent steht das Gerät auf Senden (TX - mode). Somit wird für die Sendeempfangsumschaltung nur eine ganz geringe Zeit Leistung aus der Batterie entzogen.

Im Bereich der Halbleitertester, insbesondere beim Einsatz vieler Testpunkte, kann der Leckstrom die Funktionalität der gewählten Schaltung erheblich beeinflussen. Wir haben für diesen Fall Reedrelais mit einem Leckstrom um die 0.1 Pikoampere entwickelt. Sicherlich ein Vorteil der Reedtechnologie, denn keine andere Lösung erzielt beim selben Preis/Leistungsverhältnis ähnliche Ergebnisse.

Frequenzdomäne im Vergleich zur Zeitdomäne

Mit der Revolution im Bereich der Mobiltelephonie sowie der nie vorhersehbaren Leistungssteigerung bei Computern hat sich der Bedarf an Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsbauteilen drastisch erhöht.

Um Frequenz- und Zeitdomäne vernünftig vergleichen zu können, muss man berücksichtigen, dass es mindestens die fünffache Harmonische benötigt, um aus einem Analogsignal einen Rechteckimpuls zu formen. Will man einen Digitalimpuls von 1 GHz schalten, so werden Bauteile mit einem Übertragungsbereich von mindestens 5 GHz als ungedämpfte Welle benötigt.

v(t) = V/2 ∑ 2V/(πn) sin (2πnt)

Diese Gleichung dient der Berechnung eines Rechteckimpuls. Es werden mindestens fünf Harmonische benötigt um einen Recheckimpuls zu erhalten.

Weitergehende Informationen mit Grafiken finden Sie unter:

7GHz HF-Reedrelais 1

7GHz HF-Reedrelais 2